【北斗衛星】不只為你找路 沒有GPS手機也打不通

國情動向 16:26 2020/08/03

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【北斗衛星導航系統】不只為你找路 沒有GPS手機也打不通

中國北斗衛星導航系統正式提供全球服務,中國建立自家版本GPS全球定位系統,向擺脫依賴美國邁出一大步。北斗衛星系統與美國GPS一樣軍民兩用,既能將導彈引向目標,也能為人辨認方向和找路。但或者不說不知道的是,衛星定位系統功能遠遠不只導航,系統假如失效或落入敵人控制,現代社會多個方面都恐會失靈,包括普通手機(不是衛星電話)也可能打不通。

  • 甚麼是GPS?

GPS(Global Positioning System)是全球定位系統的英文簡稱,這是最初由美國發明的人造衛星訊號全球導航系統。

GPS首顆衛星於1978年發射,系統最初由美軍獨家使用,1983年開始有限度向民間開放。GPS系統今日由超過30枚衛星組成,在地球上任何露天地方都能以GPS裝置免費使用。

北斗衛星導航系統就是中國版本GPS,首顆衛星在2000年發射,至今由59顆衛星完成全球覆蓋。

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  • GPS原理是甚麼?

GPS衛星會向地球表面GPS裝置(包括你的手機)發射訊號,裝置再計算訊號到達所需時間來得出位置。

GPS衛星訊號帶有時間標示,由於電磁訊號會固定以光速(約每秒30萬公里)行進,那麼地面GPS裝置接收後,就能以時間訊號發射和接收時間差,計算出裝置與衛星之間的距離。

GPS裝置只要同時接受到4枚衛星訊號(4個距離),就能以幾何公式計出裝置所在地的座標及海拔高度,藉此定位和導航。

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  • GPS功能不只定位導航?

是的,GPS另一不可或缺功能是授時,也是是授予時間信息,將不同時鐘校齊校準。

  • GPS為甚麼有授時功能?

GPS系統必須使用極度精準的原子鐘,而且系統覆蓋全球,因此間接成為天下間最易獲得,也最準確的時間來源。

GPS以計算訊號發射和接收時間差來提供定位,鑑於光速極高,時間只要有極少誤差,定位結果隨時相差數百公里。

美國GPS系統使用的華盛頓美國海軍天文台原子鐘,誤差就少於10納秒(1億分之一秒)。

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  • GPS授時有多重要?

由於GPS授時精確度高、普及全球和免費使用,免去了大家各自添置原子鐘的成本和麻煩,全球不少電腦系統都依賴GPS來提供時間。

換句話說,假如GPS系統失效,全球電腦都會因此陷入混亂。

  • 電腦時鐘不準有多大不了?

一般人電腦時鐘不準,確實沒有甚麼大不了。但世上需要用電腦的還有企業、基建設施、政府和軍隊,他們發生大件事,對一般人就是大件事。

  • 例如呢?

電網:各個地區電網接駁起來時,電力的頻率和相位都必須校準,才可避免相衝導致停電甚至破壞。因此控制電網的電腦必須同步運作,這就需要校準時鐘。

金融交易:現代金融資產買賣都是以電腦高速進行,交易可在短至1微秒(100萬分之一秒)間完成,秒秒鐘幾百萬上落已經算少。電腦時鐘只要有些許誤差,損失可以極其嚴重。

移動通訊:手機網絡基站都以GPS來校準時鐘,以協調手機之間將對話轉為訊號,再將訊號轉回對話的過程。時鐘不準的話,這些訊號都會變成亂碼,令手機通訊失效。

  • 結論是?

GPS雖然最初目的只是定位和導航,但隨住電腦網絡科技發展,社會在很多難以察覺的地方,都嚴重依賴GPS,GPS失效的話後果難以設想。

美國國家標準技術研究所(National Institute of Standards and Technology)去年資助研究評估,GPS系統自1984年以來,為私人市場帶來1.4萬億美元經濟效益,其中90%都是2010年以後產生。

報告又估計,若GPS停止服務,每日經濟損失會高達10億美元。這解釋了為何中美俄歐都要各自開發自家GPS系統,而怎樣保護系統免受對手攻擊又是另一難題。

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責任編輯:連兆鋒

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